De waterstofauto binnenstebuiten
Titel De waterstofauto binnenstebuiten
Golf golf2
Code nlt2-v112
Domein G
Status gecertificeerd
HAVO/VWO VWO
Beoogd leerjaar 5-6
Certificeringsdatum 12-06-2008
Certificeringsnummer 2112-018-VG
Omschrijving De leerlingen verdiepen zich in het hart van de waterstofauto: de brandstofcel. Het meenemen van voldoende waterstof is nog lastig. Welke opslagvorm is het meest kansrijk? Tot slot maken ze een natuurkundig en wiskundig model van de krachten op de auto. Ze bepalen  hoeveel brandstofcellen nodig zijn voor een bepaalde snelheid. In de open opdracht werken ze aan een zelf gekozen uitdaging op het gebied van de opslag of het ontwerp van de auto.
Basismateriaal
Context De waterstofauto en andere voertuigen op waterstof
Concepten
  • Elektrochemische cel
  • Eigenschappen van moleculen
  • Redoxchemie
  • Bindingsmechanismen en verschillen in elektronnegativiteit
  • Katalysatoren
  • Technisch ontwerpen met een focus op mechanica/modelleren
  • Technisch ontwerpen: techniek 15+ aanpak en een variant waarin toekomsttrends zorgen voor een nieuw ontwerpconcept
  • Vrij lichaamsdiagram-krachten
  • Vermogen
  • Batterijen
  • Klimaatverandering en opraken van fossiele energiebronnen
Vaardigheden
  • Technische instrumentele vaardigheden: de leerling kan onderzoek uitvoeren met het toestel van Hoffman en met de brandstofcel is in staat om de meetgegevens te verwerken en te interpreteren.
  • Informatie verzamelen en analyseren over de verschillende methoden om waterstof te produceren.
  • Trekken van conclusies: begrijpen van je de problematiek rond de opslag van waterstof en  op basis van voor- en nadelen beargumenteren welke methoden het meest kansrijk zijn.
  • Toepassen van nieuwe en reeds bekende chemische (bindings en andere) principes op de waterstofopslag. De leerling kan in eigen woorden de chemische principes weergeven die een rol spelen bij de opslag van waterstof in metaalhydriden.
  • Ontwerpen; begrijpen dat er varianten op de  Techniek 15 + methode zijn in de beroepspraktijk en die kunnen toepassen.
  • Rekenkundige en wiskundige vaardigheden: de leerling is in staat om op basis van bekende wiskunde en natuurkunde een eenvoudig mechanisch en wiskundig model van een auto of ander object te maken.
  • Waarderen en oordelen: de leerling kan een eigen mening formuleren over of de waterstofeconomie gestimuleerd dient te worden en over de kwaliteiten (milieu, veiligheid) van verschillende voertuigen.
voorkennis / aansluiting op monovakken Voorkennis voor hoofdstuk twee (brandstofcel):
Elektrochemie, redoxchemie uit het vak scheikunde op vwo-5 niveau

Voorkennis voor hoofdstuk drie (opslag):
Kennis van chemische bindingen, katalysatoren en molecuuleigenschappen

Voorkennis voor hoofdstuk vier (ontwerpen):
Basiskennis natuurkunde over krachten en weerstanden
Kennis differentiëren, werken met formules.
Voorkennis van technisch ontwerpen 15+ zorgt voor meer diepgang in dit hoofdstuk, maar is niet beslist noodzakelijk

Voorkennis hoofdstuk vijf (duurzame energie):
Basiskennis klimaatverandering, milieuproblematiek en problematiek fossiele brandstoffen

Wij adviseren om de leerlingen in de periode voorafgaand aan dit blok, te laten kennismaken met redoxchemie. 
Leerlingen zonder natuurkunde in het pakket hebben wellicht extra instructie nodig voorafgaand aan hoofdstuk vier. Dit kan op de volgende manieren:

  • Uit het natuurkundeboek in groepjes een hoofdstuk doorwerken.
  • Werken in tweetallen waarvan een leerling natuurkunde heeft gevolgd. Deze leerling spijkert de andere leerlingen al doende bij.
Structuur

Lineair. Het is wel mogelijk om eerst het modelleren (hoofdstuk vier) en dan de opslag te behandelen. Ook kunnen hoofdstuk 3 en 4 parallel aan hoofdstuk 1 en 2 worden behandeld. Bijvoorbeeld als er een blokuur (practica) en een los uur (h 3 of h4) beschikbaar zijn.

Hoofdstuk vijf kan op scholen die elders al aandacht geven aan klimaatverandering of het opraken van fossiele brandstoffen ingeperkt worden.

Advies is om de eerste of tweede les met de open opdrachten te starten en groepjes te formeren.

Leerling-activiteiten Practica
Bestuderen theorie en maken van opgaven
Opdrachten, spelvorm: elkaar de theorie uitleggen
Modelleeropgaven maken
Eigen opdracht (in groepen) uitwerken
Extra activiteiten: schaalmodel waterstofauto bouwen, excursie naar Formula Zero (TU Delft, Rotterdam)
Faciliteiten
  • Toestel van Hoffman, ampèremeter, voltmeter, regelbare spanningsbron, stopwatch.
  • Waterstofcel met waterstoftoevoer, twee multimeters, serie weerstanden of variabele weerstand ( 0,0 – 200 Ω).
  • Extra: schaalmodel waterstofauto eventueel in combinatie met zonnecellen.
Toetsvormen en weging 1. Mondelinge presentatie eigen opdracht
2. Practica verslagen
3. Schriftelijke toets (helaas nog niet beschikbaar in 2008/2009)
Aansluitende modules

De module bouwt voort op de startmodule. Aanvullend op het techiek 15 plus ontwerpmodel legt deze module een accent op mechanisch modelleren, ontwikkelen van radicaal nieuwe ontwerpconcepten komt zijdelings aanbod.

De module bouwt ook verder op redoxchemie binnen scheikunde en kan goed in combinatie met modules over klimaatverandering gegeven worden (maar dat is geen noodzakelijke voorwaarde).

Ontwikkeld door TU Delft, Nederlandse Onderzoeksplatform voor Duurzame Energievoorziening (NODE), Chris Hellinga
Grotius College, Dirk Hillenga te Delft; ISW HAVO/VWO, Aonne Kerkstra te Naaldwijk; TU Delft, Onderwijs- en Studentzaken, Programma Aansluiting, Remke Klapwijk; TU Delft, Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek, Joris Remmers en Jan de Vries; OnderwijsOntwikkeling, Harm Scholte te Borne; Montaigne Lyceum, Elsbeth van der Togt te Den Haag
Belangrijkste monovakken
BiologieNatuurkundeScheikundeWiskundeAardrijkskundeTechnisch ontwerpen (techniek)
O O O O O O O O 
Aansluiting bij vervolgopleidingen Verschillende technische studies worden in de module genoemd.
ICT gebruik
Informatie zoekenVerwerken gegevensMetingen uitvoerenProgrammerenAnders, nl
Richtbedrag aanschaf materialen Ca. 500 euro.
Moeilijkheidsgraad
Welke samenwerking extern gewenst? Uitleen brandstofcellen.
Keuzes / verdieping mogelijk
Contacttijd, zelfstudie en prakticum
TheorieLabWerkplaatsComputersGymzaalBuitenExtern labContacturenZelfstandig
O O O O O O O O 
Aard TOA assistentie / Overige ondersteuning
BiologieNatuurkundeScheikundeICTOpmerking
Deskundigheid docenten
Onderhoud en ondersteuning module (RSP) Zuid-Holland
Waar is meer informatie te vinden Algemeen: www.betavak-nlt.nl
Voor de NLT docentencommunity: www.kennisnet.nl
Materiaal voor leerlingen en de NLT toolbox: www.digischool.nl/nlt
Teleblikdossier http://vaklokaal-nlt.nl/?cat=34
Copyright
Download status materiaal
Forum
Download materialen

De waterstofauto_ leerlingmateriaal - pdf
gecertificeerde versie 1.2 (pdf, 3,9 MB)
Datum: 17 augustus 2009
De waterstofauto_ leerlingmateriaal - word
gecertificeerde versie 1.2 (word, 19,0 MB)
Datum: 17 augustus 2009